ПРИМЕНЕНИЕ НЕФТЕКОКСА В ПРОИЗВОДСТВЕ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ

 

B. М. Уфимцев, Ф. Л. Капустин, В. А. Пьячев

Уральский государственный технический университет—УПИ, Екатеринбург

 

 АННОТАЦИЯ

 

Нефтяной кокс является попутным продуктом переработки мазута на моторное масло. Среди альтернативных природному газу видов топлива он имеет наилучшие потребительские свойства. Рассмотрены варианты использования нефтекокса в производстве цемента и извести.

  

Нефтяной кокс привлекает внимание специалистов как перспективное технологическое топливо в производстве вяжущих материалов — цемента, извести и гипса. В настоящее время в нашей стране значительное количество этих материалов производится с применением природного газа. Благодаря его сравнительно низкой стоимости можно осуществлять технологический процесс с минимальными затратами на подготовку топлива к сжиганию и высокой эффективностью теплопередачи.

 

За рубежом использование газового топлива для получения строительных материалов весьма ограничено, поскольку стоимость природного газа существенно выше, чем у других видов топлива. Так, в Японии в 2003 г. соотношение различных видов технологического топлива при производстве цемента составило: мазут — 3,0%, уголь — 84,5%, нефтяной кокс — 12,5%. Твердое топливо широко используется в производстве цемента в США и Европе. Не исключено, что в ближайшем будущем нефтяной кокс займет ведущее положение  как технологическое топливо во многих странах, развивающих производство цемента. Это утверждение обусловлено стремлением обеспечить получение максимального моторного топлива из сырья, которое достигается дополнительным термическим разложением мазутной фракции крекинга нефти.

 

Моторное топливо является основным продуктом коксования мазута, а нефтяной кокс — попутным. Нефтекокс широко используется в качестве исходного сырья в производстве электродов для дуговых электропечей. Его применение в указанном качестве и в других производствах ограничивается содержанием серы. К сожалению, значительную часть в общем выходе составляют именно сернистые разновидности нефтяного кокса, т. к. малосернистые нефти в нашей стране сравнительно редки.

 

Применительно к производству вяжущих материалов повышенное количество серы в нефтекоксе (3–5%) не следует считать препятствием для его использования в производстве цемента и извести, так как сера образует с оксидом кальция, содержащимся в карбонатном сырье, весьма прочное соединение — ангидрит. В составе клинкера ангидрит способен замещать часть гипсового камня, вводимого для удлинения сроков схватывания портландцемента. Некоторое количество ангидрита также не оказывает существенного влияния и на свойства извести.

 

Можно рекомендовать нефтяной топливный кокс к применению в производстве вяжущих материалов согласно ТУ 0258-086-00148636-98. Он имеет следующие характеристики:

·        зольность на сухую массу — до 2%;

·        влажность рабочая — до 8%;

·        выход летучих — до 8 %;

·        количество серы — до 3%;

·        теплотворная способность — 35610 кДж/кг.

 

Существует также кокс нефтяной бытовой, который отличается от топливного более значительным (до 20%) содержанием летучих. Рассмотрим особенности применения нефтяного кокса в качестве основного топлива в производстве цемента и извести.

 The Use of Petroleum Coke in the Production of Binding Materials

 

V. M. Uphimtsev, F. L. Kapustin, V. A. Piyachev

 

Ural State Technical University – UPI, Ekaterinburg

 

ABSTRACT

 

 

Petroleum coke is a byproduct of the fuel oil refinement into the engine oil. Having analyzed all available kinds of alternative fuel authors came to the conclusion that it possesses the best properties to meet consumers demands. All the advantages of the petroleum coke used in cement and lime production have been considered.

 

 

Petroleum coke attracts specialists’ attention as a perspective technological fuel for manufacture of binding materials, such as cement, lime and plaster-stone. At present the substantial amount of these materials in our country is being manufactured with the use of natural gas. Due to its low cost it is possible to organize the technological process with minimum expenses required to prepare the fuel for burning and with heat conduction high efficiency.

 

The use of gas fuel for construction materials production abroad is quite limited, because natural gas cost is substantially higher than that of other kinds of fuel. So, in Japan the ratio between different kinds of technological fuels used for cement production is as follows: fuel oil – 3.0%, coal – 84.5%, petroleum coke – 12.5%. Solid fuel is widely used in cement manufacture in the USA and Europe. It is not improbable that in the nearest future petroleum coke will occupy the leading position as a technological fuel in many countries, which develop cement manufacture. This assertion is associated with the tendency to provide maximum manufacture of engine fuel from raw materials, that is achieved by additional thermal breakdown of residual black stock.

 

Engine fuel is the main product of fuel oil coking while petroleum coke is a byproduct. Petroleum coke is widely used as a raw material in manufacture of electrodes for electric-arc furnaces. Its use in this process is limited with sulphur content. Unfortunately, these are petroleum coke sulphuric compounds which form the significant part in the total yield, because low-sulphur oils are comparatively rare in our country.

 

Regarding binding materials manufacture, the higher sulphur content in petroleum coke (3-5%) should not be considered as an obstacle for its use in cement and lime producing, as sulphur forms with calcium oxide, which is contained in carbonate raw material, quite strong compound – anhydrite. In clinker composition anhydrite is able to substitute a part of gypsum stone, which is added to lengthen the time of Portland cement hardening. Also some amount of anhydrite does not substantially affect lime properties.

 

Petroleum fuel coke can be recommended for use in binding materials manufacture according to Technical Conditions (TU) 0258-086-00148636-98. It has the following properties:

·        ash content (per dry weight) – up to 2%;

·        operational humidity – up to 8%;

·        volatiles yield – up to 8%;

·        sulphur amount – up to 3%;

·        calorific power – 35610 J/kg.

 

There is also petroleum coke for domestic use, which differs from petroleum fuel coke by more significant (up to 20%) volatiles content.

Specific features of use of petroleum coke as the main fuel in cement and lime manufacture are considered further.